中央空調(diào)系統(tǒng)通過(guò)冷凍水循環(huán)、制冷劑循環(huán)和冷卻水循環(huán)，不斷將建筑物內(nèi)的熱量傳遞到自然界中，而獲得舒適的空間環(huán)境（圖1）。冷卻水x系統(tǒng)多為開(kāi)放式系統(tǒng)，冷卻水通過(guò)在冷卻塔中蒸發(fā)飄逸到大氣中而將熱量散發(fā)到周?chē)h(huán)境中。

 中央空調(diào)水系統(tǒng)的用水通常分為兩類(lèi)，即未經(jīng)過(guò)任何處理的自來(lái)水和軟化水。由于冷卻水用水量大，一般都補(bǔ)充自來(lái)水。水中對(duì)設(shè)備產(chǎn)生影響的主要因素為硬度、堿度、微生物、pH值、Cl-、氧含量等。自來(lái)水因地區(qū)不同而水質(zhì)變化較大，在水的循環(huán)過(guò)程中，硬度和堿度不斷被濃縮，是造成結(jié)垢的主要因素，而Cl-、低pH、溶解氧、生物粘泥是造成腐蝕的罪魁禍?zhǔn)住?      

按照我國(guó)有關(guān)規(guī)范，冷凍水要求補(bǔ)充軟化水。而對(duì)于軟化水而言，失去了結(jié)垢性離子Ca2+、Mg2+等，沒(méi)有結(jié)垢問(wèn)題，同樣設(shè)備也失去了保護(hù)性結(jié)垢層，其腐蝕性增強(qiáng)，從而加重了腐蝕穿孔現(xiàn)象。這個(gè)規(guī)范要求是否合理，有關(guān)部門(mén)正在論證。

 同時(shí)冷卻塔又是微生物和藻類(lèi)滋生的場(chǎng)所，合適的溫度、充分的氧氣和養(yǎng)分、充足的日照，過(guò)度滋生的微生物進(jìn)入循環(huán)水系統(tǒng)，造成系統(tǒng)堵塞和腐蝕，不僅增加了額外的運(yùn)行費(fèi)用，同時(shí)也縮短了設(shè)備的使用壽命。

 1冷卻循環(huán)水系統(tǒng)中存在的問(wèn)題及危害

1.1水垢問(wèn)題懸浮物和生物膜及水垢混合在一起，在熱交換器列管表面形成沉積物，從而降低了冷凝器的熱交換效率。研究表面，1mm水垢就能造成空調(diào)機(jī)組效率下降45%。

熱交換器上0.25mm厚的污垢或者結(jié)垢層，將降低熱交換效率，增加能耗10%。下式可以用來(lái)計(jì)算一個(gè)冷卻循環(huán)水系統(tǒng)一年的能耗成本：

冷卻系統(tǒng)噸位×噸水電耗×負(fù)載系數(shù)×每年工作時(shí)間×每度電成本=每年能耗成本

 例如，400冷噸×0.65kw/冷噸×0.7負(fù)載系數(shù)×2500小時(shí)/年×0.6元/kwh=27.3萬(wàn)元/年

如果熱交換器上的污垢厚度為0.25mm，運(yùn)行一年的電費(fèi)將增加2.73萬(wàn)元。

而且，冷卻系統(tǒng)本身產(chǎn)生顆粒物，例如腐蝕產(chǎn)物、無(wú)機(jī)物沉淀（鐵的氧化物、硬度鹽類(lèi)等等）、微生物宿主、有機(jī)化合物的聚集體和其它的物質(zhì)，會(huì)加速腐蝕和腐蝕物的形成。

 1.2生物粘泥今天每一個(gè)冷卻塔系統(tǒng)都會(huì)考慮不斷增長(zhǎng)的生物粘泥問(wèn)題。ASHRAE導(dǎo)則12-2000中說(shuō)道，冷卻塔系統(tǒng)基本的處理建議是控制和防治生物粘泥，而且指出控制生物粘泥的簡(jiǎn)單的成功方法是保持系統(tǒng)清潔。ASHRAE2000年9月號(hào)（44-49頁(yè)）中這樣寫(xiě)道，“生物粘泥增長(zhǎng)加劇的適宜條件包括溫度77-108華氏度，結(jié)垢問(wèn)題存在，有沉淀物和生物膜…通常情況下，在多種復(fù)雜的微生物群落中滋生猖獗，因?yàn)樗麄冃枰獜闹車(chē)h(huán)境中獲得養(yǎng)分和保護(hù)。”顯而易見(jiàn)，維持低含量的懸浮顆粒濃度，就減少了生物粘泥生長(zhǎng)的空間和養(yǎng)分。同時(shí)需要合適的殺生程序提高生物粘泥的控制效率。

生物粘泥導(dǎo)致的熱交換損失甚至大于無(wú)機(jī)水垢造成的熱交換損失。美國(guó)CTI（冷卻塔技術(shù)研究所）的報(bào)告顯示，生物膜（粘泥）的熱傳導(dǎo)率只有碳酸鈣垢的1/5。

 1.3腐蝕問(wèn)題一種局部的腐蝕，通常發(fā)生在儲(chǔ)罐和輸水系統(tǒng)中，有高活性的局部陽(yáng)極電位引起的。腐蝕是離子濃度不對(duì)等或者氧濃度差異所致。經(jīng)常發(fā)現(xiàn)在高溫區(qū)、晶格缺陷處、切削部位、表面劃痕或裂紋處。點(diǎn)蝕是金屬損壞的常見(jiàn)因素。一個(gè)穿孔能夠毀掉一臺(tái)關(guān)鍵的熱交換器，從而能夠?qū)е抡麄€(gè)工廠(chǎng)停產(chǎn)。

厭氧會(huì)在生物膜深處氧稀缺的地方繁殖。一些能夠夠代謝不銹鋼中的碳、一些能夠生成硝酸、硫酸或者有機(jī)酸，從而加速腐蝕。菌群下面潮濕的表面氧的消耗，會(huì)導(dǎo)致形成“微分通風(fēng)電池”，從而引起電流腐蝕。水系統(tǒng)中超過(guò)70%的腐蝕是由微生物加速或者導(dǎo)致的。微生物，象，在所有腐蝕方面比以前認(rèn)為的作用更大。

3.1電化學(xué)水處理方法

 電化學(xué)水處理方法是以電化學(xué)的基本原理為基礎(chǔ)，利用電極反應(yīng)及其相關(guān)過(guò)程，通過(guò)直接和間接的氧化還原、凝聚絮凝、吸附降解和協(xié)同轉(zhuǎn)化等綜合作用，對(duì)水中的硬度、重金屬、懸浮物、膠體、、藻類(lèi)、色度、硝酸鹽等污染物有效去除。由于電化學(xué)無(wú)需向水中投加藥劑、水質(zhì)凈化效率高、無(wú)二次污染、使用方便、易于控制，在工業(yè)水處理、生活污水處理和回用、飲用水凈化等方面，表現(xiàn)出巨大的發(fā)展?jié)摿Α?/span>

 水（H2O）是基本的電解質(zhì)，液態(tài)的水可以發(fā)生電離反應(yīng)生成H+和OH-：

在直流電流的作用于下，兩極會(huì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，這種過(guò)程稱(chēng)之為電解。電解是將電能轉(zhuǎn)化成化學(xué)能的過(guò)程。電解水處理過(guò)程中所發(fā)生的化學(xué)變化與水中的化學(xué)組成、物質(zhì)濃度、電極材料等因素密切相關(guān)，兩極上析出物質(zhì)的量和通過(guò)的電量成正比。

 在水處理中，針對(duì)具有不同化學(xué)組成的水質(zhì)條件，通過(guò)改變不同的電極材料、電極布置方式、反應(yīng)室結(jié)構(gòu)、電極作用過(guò)程和催化氧化還原措施等，可以獲得不同的電解凈水效果。

 電解水處理的特點(diǎn):

?電解是在外部電流作用下一個(gè)電子導(dǎo)體（特種金屬制成的電極）和一個(gè)離子導(dǎo)體（水中的電解質(zhì)）之間發(fā)生的系列化學(xué)反應(yīng)。

 ?電解制造了一個(gè)氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)分別進(jìn)行的環(huán)境。

 ?電解過(guò)程可以控制和測(cè)量，從而可以預(yù)知處理后水的水質(zhì)。

 ?不用任何化學(xué)藥劑，因此沒(méi)有任何污染。

 ?環(huán)境友好。

 ?處理效果不隨被處理水的條件或組成而發(fā)生變化。

 ?被批準(zhǔn)用于飲用水的處理。

 3.2 EST工作原理

 EST通過(guò)旁流處理的方式，取一定比例的冷卻循環(huán)水流過(guò)EST反應(yīng)室，以便拿掉適當(dāng)?shù)牡V物質(zhì)和殺死，然后回到冷卻塔中。通過(guò)的分析測(cè)試，通過(guò)EST的結(jié)垢礦物質(zhì)含量得到了可以看得見(jiàn)的降低。在EST中發(fā)生的這種實(shí)際的化學(xué)反應(yīng)，區(qū)別于任何一種其他的機(jī)械式和電磁式的處理方式。

 通過(guò)電解，水中的礦物質(zhì)在EST反應(yīng)室內(nèi)壁上沉淀出來(lái)并通過(guò)機(jī)械裝置去除，這就是EST的工作原理。反應(yīng)室中維持一定的工作電流。結(jié)果是，在陰極（反應(yīng)室內(nèi)壁）附近形成高濃度的氫氧根，這種升高的pH環(huán)境（pH大約為13），讓易結(jié)垢的礦物質(zhì)預(yù)先結(jié)垢，并從水中析出。實(shí)際上，陰極附近局部的高氫氧根濃度形成的化學(xué)環(huán)境，和用石灰處理形成的冷石灰軟化環(huán)境類(lèi)似。冷石灰軟化處理主要用來(lái)給水去除鈣、鎂和硅。

 與此同時(shí)，電流也將一小部分的氯離子轉(zhuǎn)化成游離氯，部分氫氧根氧化成微量臭氧。這兩個(gè)產(chǎn)物提供了殺生效應(yīng)，結(jié)合安培電流及局部高的和低的（陽(yáng)極）pH區(qū)域，維持了EST之外的一個(gè)事實(shí)的環(huán)境。

根據(jù)水蒸發(fā)濃縮過(guò)程中帶來(lái)的水中碳酸鈣飽和指數(shù)（LSI）的變化，將碳酸鈣控制在過(guò)飽和狀態(tài)，在管道和設(shè)備內(nèi)壁形成很薄的一層保護(hù)層，從而保護(hù)管道和設(shè)備不和冷卻水中的溶解氧接觸，防止腐蝕現(xiàn)象的發(fā)生。同時(shí)，EST可以除掉冷卻水中的鐵、銅離子以及其他重金屬離子，隨排垢時(shí)一起排出冷卻循環(huán)系統(tǒng)之外，而這些離子是加速腐蝕的罪魁禍?zhǔn)住?/span>

 在反應(yīng)室內(nèi)壁（陰極）附近發(fā)生的主要化學(xué)反應(yīng)有：

2H2O (l) + 2e- → H2 (氣) + 2OH- (aq)

堿性溶液中發(fā)生的反應(yīng)（陰極附近）

 CO2(aq)+ OH- (aq) → HCO3 - (aq)

HCO3 - (aq) + OH- (aq) → CO3 2-(aq) + H20(液)

Ca2+(aq)鈣離子可能形成

氫氧化鈣: Ca(OH)2(垢)

 碳酸鈣: CaCO3(垢)

 陽(yáng)極附近發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)有：

 生成氧氣

4HO- → O2(g) + 2H20 + 4e-

游離氯Cl- – e- → Cl0

 氯氣2Cl-(aq) → Cl2(g) + 2e-

 臭氧O2 + 2HO- – 2e- → O3(g) + H2O

 自由基OH- – e- → OH0

過(guò)氧化氫2H2O – 2 e- → H2O2 + 2H+

氧自由基2H2O – 2e- → O0 + 2 H+

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